CC BY
25
Научная статья Original article УДК 62-8
DOI 10.55186/0235-7801 -2022-4-1 -1
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ МАЛОГАБАРИТНОГО ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРА
CHOOSING THE OPTIMUM DESIGN FOR A SMALL FORESTRY TRACTOR
Серебренников Алексей Владимирович, студент третьего курса, Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, г. Архангельск.
Serebrennikov A.V. [email protected]
Аннотация
В статье рассмотрены основные виды конструкций малогабаритных тракторов тягового класса 0,2. Осуществлена оценка конструкции рулевого управления, вида применяемой трансмиссии и условий для работы оператора машины. Также проведен сравнительный анализ общей конструкции тракторов с позиции удобства организации работы оператора.
S u m m a r y
The article deals with the main types of designs of small tractors of traction class 0.2. The design of steering, the type of transmission used and the working conditions for the machine operator are evaluated. There is also a comparative
analysis of the general design of tractors from the position of convenience of the operator's work organization.
Ключевые слова: малогабаритный трактор, трансмиссия, рулевое управление, конструкция рамы
Keywords: small tractor, transmission, steering, frame design
В современном лесном хозяйстве широко применяются малогабаритные тракторы различных заводов производителей. С помощью минитрактора можно решить самые разнообразные задачи: от транспортировки грузов до применения сложного навесного оборудования, позволяющего выполнять специфические работы в условиях сильно ограниченного пространства. Основные достоинства этой спецтехники - отличная манёвренность, широкий функционал, экономичность и универсальность.
Однако возможности таких минитракторов ограничены мощностью двигателя и массой самого трактора. В данной работе будут рассмотрены трактора тягового класса 0,2. В таблице 1 представлены основные технические характеристики тракторов этого тягового класса.
Таблица 1 - Технические характеристики тракторов тягового класса 0,2
Наименование Характеристика
Номинальная мощность двигателя до 25 л.с.
Масса около 600 кг
Номинальное тяговое усилие от 1,8 до 5,4 кН
Максимальна скорость до 25 км/ч
Агротехнический просвет от 250 до 350 мм
Колея регулируемая 600, 700, 840 мм
Радиус поворота при колее 700 мм от 1,8 до 3 м
Способ управления передними управляемыми колесами/ складывание двух полурам
Колесная формула 4х4, 4х2
Основные отличия малогабаритных тракторов закладываются на этапе конструирования рамы. Как правило, выбор конструкции рамы зависит от способа управления трактором, то есть каким образом он будет изменять направление своего движения. А также от того, какой тип трансмиссии будет использоваться для осуществления движения трактора. Можно выделить следующие типы рулевого управления:
- управляемые колеса передней оси (или же передней и задней осей одновременно);
- изменение угла между двумя полурамами (шарнирно-сочлененный трактор).
Виды используемых трансмиссий:
- механическая ступенчатая без автоматической муфты сцепления;
- гидростатическая с аксиально-плунжерными гидромашинами. Объекты исследования
Малогабаритный трактор с управляемыми передними колесами
Данный вид тракторов, как правило, имеет раму из двух параллельных балок, подвеску передней оси и управляемые передние колеса. На рисунке 1 представлен пример такого минитрактора «Скаут Т-15» с установленным навесным оборудованием: ковшом фронтального погрузчика.
Рисунок 1 - Малогабаритный трактор «Скаут Т-15»
На трактор установлена механическая трансмиссия, которая приводит в действие колеса задней оси. Также существуют полноприводные модификации. Основные узлы и агрегаты, из которых состоит трансмиссия полноприводного трактора, изображены на рисунке 2.
1 - ДВС; 2 - Сцепление; 3 - Коробка переменных передач; 5 - Раздаточная коробка; 4,6 - Карданная передача; 7 - Главная передача и блокируемый
дифференциал
Рисунок 2 - Кинематическая схема трактора с управляемыми колесами Наличие гидравлической системы позволяет использовать различное дополнительное навесное оборудование. Подключение навесного оборудование осуществляется к штатному распределителю трактора.
К преимуществам данного вида тракторов относят относительную простоту конструкции, надежность механической трансмиссии, полный привод, возможность установки кабины закрытого типа (создание комфортных условий работы для оператора), ремонтопригодность.
К недостаткам относят относительно больший радиус поворота полноприводных модификаций, неудобство работы с механической трансмиссии при определенных видах работ. Малогабаритный трактор с шарнирно-сочлененной рамой
Особенностью такого типа тракторов является то, что они состоят из двух половинок, соединенных при помощи шарнирного соединения В качестве примера можно привести минитрактор «Беларус-132Н», который изображен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Малогабаритный трактор «Беларус-132Н
Особенностью данной модели является то, что передняя полурама трактора представлена объединенным корпусом коробки передач и переднего моста, а задняя полурама образована корпусом заднего моста. Шарнир позволяет перемещаться полурамам в горизонтальной плоскости (для осуществления поворота) и в вертикальной поперечной плоскости (для преодоления неровностей рельефа). Для осуществления поворота используется рулевой механизм червячного типа.
Трансмиссия механическая с многодисковой муфтой сцепления, работающей в масле. Привод осуществляется на все четыре колеса.
Для работы с навесным оборудование есть вал отбора мощности, а также установлена гидравлическая система для управления навесным оборудованием.
К преимуществам Беларус-132Н и тракторам с шарнирно-сочлененной рамой относят достаточно малый радиус поворота, полный привод, высокую проходимость, ремонтопригодность.
К недостаткам можно отнести наличие заведомо сильно нагруженного элемента рамы (шарнир), отсутствие возможности установки кабины оператора, неудобство работы с механической трансмиссией при определенных видах работ, неудобство работы с рулевым управлением (местоположение руля меняется во время поворота).
Малогабаритный трактор с гидростатической трансмиссией
К представителям этой категории относится малогабаритный трактор «Митракс Т150», представленный на рисунке 4. Он представляет машину с передними управляемыми колесами и гидромотором на каждом колесе.
Рисунок 4 - Малогабаритный трактор «Митракс Т150» Малогабаритных тракторов тягового класса 0,2 с гидростатической трансмиссией крайне мало. Связано это с высокой стоимостью компонентов применяемой трансмиссии и общей низкой мощностью трактора.
Трансмиссия этого трактора состоит из одного гидронасоса и четырех гидромоторов. Гидронасос состыкован непосредственно с коленвалом двигателя, а гидромоторы напрямую передают крутящий момент на колеса. На рисунке 5 показан гидравлический привод для одного колеса.
1- вал приводного двигателя; 2 - регулятор привода; 3 - регулируемый гидронасос; 4 - кожуз насоса; 5- тяговый гидромотор; 6 и 7 - гидролинии. Рисунок 5 - Схема гидравлической трансмиссии малогабаритного трактора
«Митракс Т150»
Из-за отсутствия приводных валов на управляемых колесах, которые бы ограничивали угол поворота колеса, трактор получился маневренный.
К преимуществам тракторов с гидростатической трансмиссией относят плавность работы трансмиссии, удобство работы при режиме движения «вперед-назад».
К недостаткам относят высокую стоимость узлов трансмиссии, низкую максимальную скорость и сложность эксплуатации при низких температурах. Сравнительный анализ
Рассмотренные варианты конструкции малогабаритных тракторов являются наиболее типичными для данного тягового класса. В таблице 1 представлены технические характеристики вышепредставленных тракторов.
Таблица 1 - Технические характеристики малогабаритных тракторов
Минитрактор Скаут Т-15 Беларус-132Н Митракс Т150
Рулевое управление Передние управляемые колеса Складывание двух полурам Передние управляемые колеса
Радиус поворота 2,6 м 2,3 м 2,5 м
Трансмиссия Механическая, ступенчатая Механическая, ступенчатая Гидростатическая, бесступенчатая
Максимальная 24 км/ч 18 км/ч 12 км/ч
скорость
Закрытая кабина Установка возможна Установка не возможна Установка возможна
Снаряженная масса 600 кг 457 кг 535 кг
Вал отбора мощности есть есть отсутствует
Гидравлическая система для есть есть есть
навесного оборудования
Стоимость, 200 000 руб. 300 000 руб. 850 000 руб.
Рассматривая трактор как средство для облегчения труда человека, можно выделить следующие критерии для сравнения конструкций тракторов: маневренность, удобство работы оператора с органами управления и частота воздействия на них.
Выбор всех трех критериев обусловлен тем, что необходимо обеспечить выполнение поставленной задачи за как можно меньшее количество действий оператора машины. Так, например, рассмотрим количество действий оператора при смене направления движения (допустим, трактор двигался вперед и потребовалось начать движение назад).
В случае с механической трансмиссией оператор нажимает на педаль сцепления, нажимает на педаль тормоза, ждет полной остановки машины, отпускает педаль тормоза, переводит рычаг переключения передач в другое положение, отпускает педаль сцепления и одновременно немного нажимает на педаль акселератора.
В случае с гидростатической трансмиссией оператору достаточно плавно отпустить педаль акселератора до полной остановки машины и также плавно начать нажимать на педаль реверса. Выводы
Рассмотрев основные конструкции малогабаритных тракторов можно сделать вывод о том, что предпочтительнее применить шарнирно-сочлененную конструкцию рамы в совокупности с гидростатической трансмиссией. Выбор шарнирной-сочлененной рамы обусловлен тем, что такая рама обеспечивает лучшую маневренность и проходимость трактора. Однако проектировать полурамы следует таким образом, чтобы органы управления трактором находились в одной секции с сиденьем оператора. Для условий Крайнего Севера необходимо продумать наличие закрытой кабины,
предпусковой подогреватель двигателя и подогрев жидкости гидравлической системы.
Выбор гидростатической трансмиссии обоснован тем, что данная трансмиссия обеспечивает плавный старт машины с места и позволяет легко реверсировать движение без дополнительных действий оператора (перевода рычагов управления в другие положения).
Список литературы
1. Антипин В.П. Производительность, энергозатраты и ресурс машинно-тракторного агрегата/В. П. Антипин, М. Я. Дурманов, Г. В. Каршев -СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. - 484 с.
2. Войнаш С.А., Войнаш А.С. Анализ концептуальных подходов к решению проблемы механизации работ в крестьянских (фермерских) хозяйствах // Тракторы и сельхозмашины. - 2012, №3
3. Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины: учебник для студентов вузов, обуч. по спец. ПГС. - 2-е изд. переработ. и дополн. - М.: Издво АСВ, 2002. - 373 с.
4. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили: теория и технологические свойства: [Текст]/ Г.М. Кутьков Учеб./ 2-е изд., перераб. и доп. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 506 с.
5. Соловьев, Е.Т. Обоснование оптимальных параметров МГПО для индивидуальных хозяйств: Труды КГСХА / Е.Т. Соловьев, Л.П. Соколов.
- Курск: Изд-во КГСХА, 2001. - 215 с.
6. Минитрактор «Митракс Т150»— [Электронный ресурс] - Режим доступа
- URL: https: //mitrax.ru/kupit-polnoprivodniy-minitraktor-mitraks-t 150/
Bibliography
1. Antipin V.P. Productivity, energy consumption and resource of the machine-tractor unit/V. P. Antipin, M. Ya. Durmanov, G. V. Karshev - St. Petersburg: Polytechnic Publishing House. un-ta, 2017. - 484 p.
2. Voinash S.A., Voinash A.S. Analysis of conceptual approaches to solving the problem of mechanization of work in peasant (farm) farms // Tractors and agricultural machines. - 2012, No. 3
3. Volkov D.P., Krikun V.Ya. Building machines: a textbook for university students, obuch. according to special PGS. - 2nd ed. revised and additional -M.: Izdvo ASV, 2002. - 373 p.
4. Kutkov G.M. Tractors and cars: theory and technological properties: [Text] / G.M. Kutkov Textbook / 2nd ed., revised. and additional - M.: NITs INFRA-M, 2014. - 506 p.
5. Soloviev, E.T. Substantiation of the optimal parameters of the MGPO for individual farms: Proceedings of the KSCA / E.T. Solovyov, L.P. Sokolov. -Kursk: Publishing house of KGSHA, 2001. - 215 p.
6. Minitractor "Mitrax T150" - [Electronic resource] - Access mode - URL: https: //mitrax.ru/kupit-polnoprivodniy-minitraktor-mitraks-t 150/
© Серебренников А.В., 2022 Международный журнал прикладных науки и технологий "Integral"№1/2022.
Для цитирования: Серебренников А.В. Выбор оптимальной конструкции малогабаритного лесохозяйственного трактора// Международный журнал прикладных наук и технологий "Integral" №1/2022
